Поглощение и распределение тяжелых металлов в организме гидрофитов

В последние годы гидроботанические исследования получили большую направленность в сторону изучения экологических возможностей водной растительности и их сообществ, расширились экспериментальные исследования влияния макрофитов на качество вод, предложены новые типы водоохранных сооружений с использованием водной растительности [Матвеев, 2005]. В то же время большинство современных исследований сводится к анализу содержания накопленных элементов растениями. В меньшей степени уделяется внимание физиологическому и биохимическому состоянию самих макрофитов. При изучении действия ионов металлов особое значение имеют молекулярные механизмы регуляции, так как физиологические реакции являются результатом каскада биохимических перестроек в клетках растений [Ипатова, 2005] .

По современным представлениям состояние мембранной системы, активность ферментных комплексов, определяющих жизнедеятельность организмов, зависят от состава и содержания липидов [Демидчик, 2001]. В клетках водных растений, культивированных в среде с тяжелыми металлами, наблюдаются отличия по сравнению с клетками контрольных растений, состоящие в образовании двойной концентрической мембранной системы и изменением толщины мембран и величины клеток [Грубинко, Костюк, 2011]. Реакции клетки на воздействие токсикантов в значительной мере сводится к изменениям в ее мембранных образованиях, что является первичным компенсаторно-защитным адаптивным механизмом [Костюк, Грубинко, 2012]. Устойчивость растений к стрессовым факторам в значительной степени определяется их антиоксидантным статусом, т.е. способностью поддерживать баланс между прооксидантными и антиоксидантными реакциями, протекающими в клетке. Под действием тяжелых металлов содержание активных форм кислорода (АФК) в клетке может резко увеличиваться, что приводит к нарушению равновесия и развитию окислительного стресса [Schutzendubel , 2002].

Существующие в настоящее время фильтры с водными растениями (биоплато) разработаны в соответствии с конкретными условиями регионов и на базе конкретных предприятий. Исторически биоплато представлены водно-воздушными растениями (рогоз, тростник, камыш и т.д.), корневая система которых находится в грунте. Такие биоплато используются на мелководьях, в непосредственной близости с населенными пунктами, часто в зоне подтопления водами водохранилищ или рек. Однако недостаточно очищенные сбрасываемые сточные воды в черте городов часто попадают в русловые участки рек, загрязняя их. Эта проблема может быть решена с помощью биогидроботанического метода на основе использования погруженных видов высшей водной растительности. Выбор видов погруженных макрофитов, способных участвовать в процессах очистки загрязненных производственных сточных вод является в настоящее время актуальной задачей [Гусева, 2000].

Все металлы в высоких концентрациях подавляют рост и влияют на жизнеспособность растений, нарушая физиолого-биохимические процессы в клетках [Деви, 2005]. Размеры хлоропластов под действием тяжелых металлов в клетках элодеи изменяются неоднозначно. Добавление Ni вызывает достоверное уменьшение объема хлоропластов (более чем в 2,5 раза относительно контроля). Не исключено, что при этом происходит частичное разрушение хлорофилла, что было заметно по бледной окраске листьев. Эффекты тяжелых металлов на некоторые физиологические характеристики растений элодеи в кратковременных экспериментах показали, что листья в течение 4 суток активно аккумулируют тяжелые металлы из водной среды. Отдельные ионы по интенсивности накопления заметно различаются: на 1 г сухого веса приходится 637,3 мкг Mn; 350,5 мкг Cu; 311,2 мкг Cd; 301,6 мкг Zn и 242,4 мкг Ni [Серегин, 2006].

Известно, что многие тяжелые металлы могут выступать как антагонисты, препятствуя поступлению других ионов в клетки растений. В частности, было показано, что Cd часто выступает антагонистом Zn, Cu, Ni и Mn [Hernandez , 1998].

Перейти на страницу: 1 2 3

Еще статьи

Правовое регулирование использования и охраны животного мира
С древних времен животный мир является предметом хозяйственного интереса людей, объектом охотничьего и рыбного промысла, источником промышленного, технического, лекарственного сырья. Однако разрушение среды обитания животных в результате расширения масштабов экономиче ...